CN102962213A - 基于超声电机的光伏电池板除尘装置 - Google Patents

基于超声电机的光伏电池板除尘装置 Download PDF

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胡俊辉
张琪
芦小龙
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Abstract

本发明涉及一种基于超声电机的光伏电池板除尘装置，属可再生能源领域，包括设置在光伏电池板四周的外框架，所述外框架由一对平行设置的导轨以及一对平行设置的框架连杆相互连接而成；在所述两个导轨之间设置一滑动杆，所述滑动杆的一端设置有与第一导轨相连接的超声电机，所述滑动杆的另一端设置有与第二导轨相连接的滑块；所述滑动杆的杆体上设置有清洁刷。本发明利用超声电机驱动清洁刷在太阳能电池板表面运动，使得太阳能电池板表面的灰尘落下，以减少这些表面灰尘对太阳能电池板供电能力的负面影响，结构轻巧紧凑，提高供电能力，减少维护费用。

Description

基于超声电机的光伏电池板除尘装置
技术领域
本发明涉及光伏电池板的除尘装置，属可再生能源领域。
背景技术
太阳能电池板在使用一段时间后，灰尘会积聚在其感光面上，降低电池板的供电能力。在一些缺少雨水的地方以及太空中，这个问题尤为严重。沙漠中的太阳能发电厂通常具有大量的电池板，人工除尘的工作量大、成本高；家用太阳能电池板通常设置在屋顶，不便进行人工除尘；飞行器太阳能电池板在飞行过程中的除尘也是一个尚未被解决的技术问题。
超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应激发超声振动，依靠摩擦力驱动的新型作动器。与传统电磁电机相比，超声电机转矩质量比大，结构轻巧紧凑。
目前，针对太阳能电池板表面的尘埃覆盖影响发电效率的问题已经有人提出了一些除尘装置，例如专利号为ZL 200820210218.X的实用新型专利《太阳能电池板除尘装置》，在该专利中，所采用的是传统的电磁电机驱动齿轮传动的结构，该结构会增加原有太阳能电池板结构的重量，且电磁电机体积大，结构不紧凑。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于超声电机的光伏电池板除尘装置，采用了一种超声电机，驱动清洁刷在光伏电池板采光面做往复直线运动，驱除其表面附着的灰尘，其中，超声电机为其他类型同样适用。
本发明的除尘装置包括设置在光伏电池板四周的外框架，所述外框架由一对平行设置的导轨以及一对平行设置的框架连杆相互连接而成；在所述两个导轨之间设置一滑动杆，所述滑动杆的一端设置有与第一导轨相连接的超声电机，所述滑动杆的另一端设置有与第二导轨相连接的滑块；所述滑动杆的杆体上设置有清洁刷，清洁刷的刷毛与光伏电池板采光面接触；通过驱动超声电机带动滑块在导轨内滑动，从而使得滑动杆在光伏电池板表面往复运动，完成光伏电池板的除尘。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括设置在两个框架连杆内侧的限位传感器，通过滑动杆触碰限位传感器控制超声电机的反向驱动，从而使得滑动杆在光伏电池板表面往复运动。
作为本发明的一种优选技术方案：所述超声电机采用并联减摩驱动式超声电机。
作为本发明的一种优选技术方案：所述外框架固定设置在光伏电池板的表面，外框架的四条边与光伏电池板的四条边重叠。
作为本发明的一种优选技术方案：所述外框架固定设置在光伏电池板的外侧，外框架的四条边与光伏电池板的四条边平行。
本发明利用的超声电机驱动，具有结构紧凑、重量轻、力矩大，便于安装等的优点，在航空航天应用方面，比传统的电磁电机驱动除尘机构具有明显的优点，因此，可适用于光伏电池板、卫星太阳能电池板以及日常民用太阳能电池板的表面除尘装置。本发明利用超声电机驱动清洁刷在太阳能电池板表面运动，使得太阳能电池板表面的灰尘落下，以减少这些表面灰尘对太阳能电池板供电能力的负面影响。与传统电磁电机相比，超声电机转矩质量比大，结构轻巧紧凑。考虑到光伏电池板表面通常都加盖有透光钢化玻璃保护层，本发明将除尘装置安装在钢化玻璃表面，对钢化玻璃表面进行清洁。利用本发明中的技术，可实现光伏电池板在使用过程中的除尘，提高供电能力，减少维护费用。
附图说明
图1为本发明设计的基于超声电机的光伏电池板除尘装置的结构示意图。
图2为本发明设计基于超声电机的光伏电池板除尘装置采用并联减摩驱动式超声电机的结构示意图。
图中标号名称：1-超声电机，2-1、2-2导轨，3-1、3-2 限位传感器，4-滑动杆，5-清洁刷，6-运动方向，7-光伏电池板，8-1、8-2 框架连杆,9-滑块，10-1、10-2驱动足。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。
本发明设计的太阳能电池板高效除尘装置，主要包括设置在光伏电池板四周的外框架，所述外框架由一对平行设置的导轨2-1、2-2以及一对平行设置的框架连杆8-1、8-2相互连接而成；在所述两个导轨2-1、2-2之间设置一滑动杆4，所述滑动杆4的一端设置有与第一导轨2-1相连接的超声电机1，所述滑动杆4的另一端设置有与第二导轨2-2相连接的滑块9；所述滑动杆4的杆体上设置有清洁刷5，清洁刷5的刷毛与光伏电池板采光面接触；通过驱动超声电机1带动滑块9在导轨内滑动，从而使得滑动杆4在光伏电池板表面往复运动，完成光伏电池板的除尘。
如图1所示，超声电机的两导轨2-1、2-2与两框架连杆8-1、8-2连接成一个外框架，固定在光伏电池板7周围。两个导轨2-1、2-2中的一个导轨2-1上安装一个超声电机1，另一侧导轨2-2上安装一个滑块9，滑动杆4的一端连接超声电机1，另一端与滑块9固连，在超声电机1的驱动下，滑动杆4依靠导轨2-1、2-2做定向运动。清洁刷5安装在滑动杆4下方，刷毛与光伏电池板7采光面接触，随着滑动杆4一起运动。
在两个框架连杆8-1、8-2内侧设置限位传感器3-1、3-2，通过滑动杆4触碰限位传感器3-1、3-2控制超声电机1的反向驱动，从而使得滑动杆在光伏电池板表面往复运动。通过在光伏电池板7两侧边缘即滑动杆4运动方向上安装有限位传感器3-1、3-2，来控制超声电机1的运动方向以及滑动杆4的停靠位置。超声电机1开始工作，从光伏电池板7一侧启动向另一侧移动，当滑动杆4接触到限位传感器3-2时，超声电机1开始反转，往回运动，直至碰到起始位置的限位传感器3-1，又重复之前的运动。来回数次，最后停在起始位置。
外框架中的两个导轨2-1、2-2和两个框架连杆8-1、8-2可以安装在光伏电池板7的表面上，外框架的四条边与光伏电池板的四条边重叠；也可以设置在外侧边缘，外框架的四条边与光伏电池板的四条边平行；清洁刷5不工作时，悬停在光伏电池板7边缘，不遮挡采光部位。
本发明的实施案例所用的光伏电池板7长度为356mm，宽度300mm，厚度16mm，表面加盖有高透光钢化玻璃，用铝合金边框固定，除尘结构框架安装在铝合金边框***。如图2案例所采用的是并联减摩驱动式超声电机，通过两根驱动足10-1、10-2连接安装在导轨2-1上，该电机长度x方向为32mm，宽度y方向为22mm，高度z方向为24.4mm，推力为20N，移动速度50mm/s，两相输入电压幅值分别为200V、100V，频率分别为20KHz、100 KHz。所用清洁刷由塑料基板和尼龙毛束构成，尼龙毛的直径为0.3mm，长度为2cm，在1cm2的面积上均布有49根尼龙毛。在南京地区，九月份，光伏电池板在外放置一个月后，在清洁前，测得其开路电压为16.54V，在使用清洁刷来回清洁4次后，放置一天，在相似的日照情况下，再次测量其开路电压为17.60V，比清洁前提高了6%。

Claims (5)

1.基于超声电机的光伏电池板除尘装置，其特征在于：包括设置在光伏电池板四周的外框架，所述外框架由一对平行设置的导轨以及一对平行设置的框架连杆相互连接而成；在所述两个导轨之间设置一滑动杆，所述滑动杆的一端设置有与第一导轨相连接的超声电机，所述滑动杆的另一端设置有与第二导轨相连接的滑块；所述滑动杆的杆体上设置有清洁刷，清洁刷的刷毛与光伏电池板采光面接触；通过驱动超声电机带动滑块在导轨内滑动，从而使得滑动杆在光伏电池板表面往复运动，完成光伏电池板的除尘。
2.根据权利要求1所述基于超声电机的光伏电池板除尘装置，其特征在于：还包括设置在两个框架连杆内侧的限位传感器，通过滑动杆触碰限位传感器控制超声电机的反向驱动，从而使得滑动杆在光伏电池板表面往复运动。
3.根据权利要求1所述基于超声电机的光伏电池板除尘装置，其特征在于：所述超声电机采用并联减摩驱动式超声电机。
4.根据权利要求1至3任一所述基于超声电机的光伏电池板除尘装置，其特征在于：所述外框架固定设置在光伏电池板的表面，外框架的四条边与光伏电池板的四条边重叠。
5.根据权利要求1至3任一所述基于超声电机的光伏电池板除尘装置，其特征在于：所述外框架固定设置在光伏电池板的外侧，外框架的四条边与光伏电池板的四条边平行。
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